Blecharbeit: Löcher in ein Blech perlen. Sicken von Löchern. Schema zur Berechnung des Produktflansches. Kraft zum Bördeln mit einem zylindrischen Stempel. Formen

VORTRAG Nr. 16

Formverändernde Vorgänge beim Blechstanzen. Formen und Bördeln

Vorlesungsübersicht

1. Formen.

1.1. Bestimmung zulässiger Verformungsgrade beim Formen.

1.2. Technologische Berechnungen beim Formen.

2. Perlenstickerei.

2.1. Sicken von Löchern.

2.2. Geometrische Parameter des Bördelwerkzeugs.

1. Formen

Beim Reliefformen handelt es sich um eine Formänderung des Werkstücks, die in der Bildung lokaler Vertiefungen und Ausbuchtungen durch Dehnung des Materials besteht.

Neben lokalen Vertiefungen und konvexen und konkaven Reliefs werden durch Formen auch Muster und Versteifungsrippen erhalten. Durch effizient gestaltete Versteifungsrippen kann die Steifigkeit flacher und flacher Stanzteile deutlich erhöht werden. Dadurch wird es möglich, die Dicke des Werkstücks und sein Gewicht zu reduzieren. Die Verwendung von Haubenersatzformteilen bei der Herstellung flacher Teile mit Flansch ermöglicht Metalleinsparungen aufgrund einer Verringerung der Querabmessungen des Werkstücks. Der durch die Kaltverfestigung erzielte Festigkeitszuwachs übersteigt den Festigkeitsabfall durch die Ausdünnung des Werkstücks in der Verformungszone.

Die Form des Stempels beeinflusst maßgeblich die Lage der Verformungszone. Bei der Verformung mit einem halbkugelförmigen Stempel besteht die plastische Verformungszone aus zwei Abschnitten: dem Kontakt mit dem Stempel und einem freien Abschnitt, in dem keine äußeren Belastungen auftreten.

Abbildung 1 Formen der Versteifung und der halbkugelförmigen Aussparungen

Beim Formen halbkugelförmiger Aussparungen können in einiger Entfernung vom Pol der Halbkugel Risse auftreten. Dies erklärt sich aus der Tatsache, dass das Werkstück im Pol und seiner Umgebung eng am Stempel anliegt und die Kontaktreibungskräfte, die beim Gleiten des Werkstücks (wenn es dünner wird) relativ zum Stempel entstehen, die Verformung im Pol stärker eindämmen als in den Randgebieten.

Durch das Formen mit einem zylindrischen Stempel mit flachem Ende können Sie Aussparungen mit einer Höhe (0,2 0,3) des Stempeldurchmessers erhalten. Um tiefere Hohlräume zu erhalten, wird das Formen mit einem vorläufigen Metallsatz in Form eines ringförmigen Vorsprungs (Risses) verwendet, und beim Stanzen von Teilen aus Aluminiumlegierungen wird eine differenzierte Erwärmung des Flansches verwendet.

Abbildung 2 Umformen mit zylindrischem Stempel mit flachem Ende und Umformen mit Vorsatz

Während des Formens wird das Werkstück teilweise um den Stempel und teilweise entlang der Matrize gewickelt, daher muss die Tiefe der Matrize größer sein als die Höhe der Rippe oder Aussparung und der Radius des Eckabschnitts des Stempels ist deutlich kleiner als der Radius der Abrundung der Matrizenkante, da es sonst zu Einklemmungen der Wände des Formteils kommen kann, was zu Rissen und irreparablen Defekten führt.

Das Formen kann mit einem elastischen und flüssigen Medium erfolgen (Stanzen mit Gummi, Polyurethan, verwendet in der Kleinserienproduktion: Flugzeugbau, Kutschenbau, Instrumentenbau, Funktechnik). Flüssiges Formen von gewellten, dünnwandigen, axial metrischen Schalen (Kompressoren in Rohrleitungen). Systeme und als sensible Elemente von Geräten).

1.1. Ermittlung zulässiger Verformungsgrade beim Formen

Der umlaufende Ringabschnitt des Flansches ist durch Radien begrenzt und elastisch verformbar.

Die größte Tiefe der Versteifung, die durch Reliefformen von Teilen aus Aluminium, Weichstahl, Messing erzielt werden kann, lässt sich näherungsweise durch die empirische Formel ermitteln:

wo ist die Rippenbreite, mm;

Dicke des gestanzten Materials, mm.

Abbildung 3 Plastische und elastische Bereiche beim Formen

Mit Tiefe; , sondern um materielle Zerstörung zu verhindern.

Bei großen Werkstückgrößen liegt die Grenze zwischen plastischem und elastischem Bereich.

Ansonsten liegt die Grenze zwischen elastischem und plastischem Bereich dort, wo sie liegt

Die Tiefe der lokalen Abgase wird durch die Gleichung bestimmt:

Die Vergrößerung des Spalts bei kleinen Krümmungsradien ermöglicht eine tiefere lokale Zeichnung.

Zum Reliefformen in Form von kugelförmigen Vertiefungen:

Abbildung 4 Schema der Bildung sphärischer Aussparungen

Mögliche Größen lokaler Aussparungen lassen sich anhand der relativen Dehnung des Stanzgutes nach der Abhängigkeit bestimmen:

Wo ist die Länge? Mittellinie Reliefabschnitte nach dem Prägen;

Die Länge des entsprechenden Abschnitts des Werkstücks vor dem Stanzen.

Beim Umformen mit einem zylindrischen Stempel mit flachem Ende und kleinem Rundungsradius der Arbeitskante wird der durch den Radius begrenzte ringförmige Abschnitt des Flansches sowie der flache Abschnitt des Teilbodens plastisch verformt.

Abbildung 5 Schema der Bildung von Versteifungen und kugelförmigen Aussparungen

1.2. Technologische Berechnungen beim Formen

Die Kraft des Reliefprägens lässt sich nach folgender Formel ermitteln:

Wo ist die spezifische Kraft des Reliefformens, akzeptiert:

für Aluminium 100 200 MPa,

für Messing 200 250 MPa,

für Baustahl 300 400 MPa,

Projektionsfläche des geprägten Reliefs auf eine Ebene senkrecht zur Kraftrichtung, mm2.

Die Kraft zum Hinterprägen auf Kurbelpressen von Kleinteilen (), aus dünnem Material (bis 1,5 mm), lässt sich nach der empirischen Formel ermitteln:

wo ist die Fläche des geprägten Reliefs, mm2

Koeffizient: für Stahl 200 300 MPa,

für Messing 150 200 MPa.

Die Kraft beim Umformen mit einem halbkugelförmigen Stempel ohne Berücksichtigung von Kontaktreibung und ungleichmäßiger Dicke des Werkstücks in der Umformzone lässt sich nach folgender Formel ermitteln:

Beim Formen einer Versteifung (Rift) mit einem Stempel mit einem Querschnitt in Form eines Kreissegments.

wo ist die Länge der Kante, mit

Wo ist der Koeffizient? Er hängt von der Breite und Tiefe des Risses ab

2. Perlenstickerei

2.1. Perlenlöcher

Beim Lochen von Löchern wird ein Loch in ein flaches oder hohles Produkt mit einem vorgestanzten Loch (manchmal auch ohne Loch) eingebracht. größere Größe mit zylindrischen oder anders geformten Seiten.

Durch das Bördeln entstehen Löcher mit einem Durchmesser von 3...1000mm und einer Dicke = 0,3...30mm. Dieses Verfahren wird häufig in der Stanzproduktion eingesetzt und ersetzt Ziehvorgänge mit anschließendem Bodenschneiden. Die Verwendung des Bördelns eines Lochs ist besonders effektiv bei der Herstellung von Teilen mit einem großen Flansch, wenn das Ziehen schwierig ist und mehrere Übergänge erfordert.

Bei dem betrachteten Prozess kommt es zu einer Dehnung in tangentialer Richtung und zu einer Abnahme der Materialdicke.

Für eine relativ hohe Seite wird der Durchmesser des Ausgangswerkstücks auf der Grundlage der Bedingung gleicher Materialvolumina vor und nach der Verformung berechnet. Die Ausgangsparameter sind der Durchmesser des Flanschlochs und die Höhe der Seite des Teils (Abb. 6). Anhand dieser Parameter wird der erforderliche Durchmesser des Ausgangslochs berechnet:

Wenn die Höhe der Seite durch die Zeichnung des Teils angegeben ist (Abb. 6), wird der Durchmesser des Lochs zum Bördeln für die niedrige Seite wie beim einfachen Biegen näherungsweise nach der Formel berechnet:

Krümmungsradius der Arbeitskante der Matrize,

Dabei ist die Höhe der Seite, mm, der Radius des Flansches und die Dicke des Ausgangsmaterials.

Bei gegebenem Bördeldurchmesser kann die Höhe der Sicke durch die Abhängigkeit bestimmt werden:

Abbildung 6 Schema zur Berechnung der Bördelparameter – Wulsthöhe und – Durchmesser des Bördellochs

Die Flanschhöhe wird stark vom Radius beeinflusst. Bei höheren Werten nimmt die Seitenhöhe deutlich zu.

Wenn kleine Löcher zum Einfädeln oder Einpressen von Achsen hergestellt werden und strukturell zylindrische Wände erforderlich sind, wird eine Bördelung mit kleinem Krümmungsradius und kleinem Spalt verwendet (Abb. 7, a).

Bei der Verwendung des betrachteten Vorgangs zur Erhöhung der Steifigkeit der Struktur: Beim Bördeln großer Löcher, Fenster von Flugzeugen, Transport-, Schiffbaukonstruktionen, Bördeln von Luken, Hälsen, Glocken usw. wird der Vorgang am besten mit einem großen Spalt zwischen den Stempeln durchgeführt und die Matrix und mit einem großen Krümmungsradius Matrizen (Abb. 7, b). In diesem Fall entsteht ein kleiner zylindrischer Teil der Seite.

Abbildung 7 Flanschoptionen: a – mit kleinem Krümmungsradius der Matrix und kleinem Spalt, b mit großem Spalt

Die Anzahl der zum Erhalt eines Flansches erforderlichen Übergänge wird durch den Bördelkoeffizienten bestimmt:

Wo ist der Durchmesser des Lochs vor dem Bördeln?

Der Durchmesser des Flansches entlang der Mittellinie.

Der maximal zulässige Koeffizient für ein bestimmtes Material kann analytisch ermittelt werden:

wo ist die relative Dehnung des Materials;

Koeffizient bestimmt durch Flanschbedingungen.

Die kleinste Dicke am Rand der Seite beträgt:

Der Wert des Bördelkoeffizienten hängt ab von:

Die Art der Bördelung und der Zustand der Lochränder (ein Loch wurde durch Bohren oder Stanzen hergestellt, das Vorhandensein oder Fehlen von Graten).
Auf die relative Dicke des Werkstücks.
Von der Art des Materials her mechanische Eigenschaften und die Form des Arbeitsteils des Stempels.

Beim Bördeln von Bohrlöchern ist der kleinste Wert des Koeffizienten zu verwenden, bei gestanzten Löchern der größte. Dies wird durch die Kaltverfestigung nach dem Stanzen verursacht. Um es zu entfernen, wird das Loch in den Reinigungsstempeln geglüht oder gereinigt, wodurch die Duktilität des Materials erhöht werden kann.

Löcher zum Bördeln sollten von der der Bördelrichtung entgegengesetzten Seite gestanzt werden oder das Werkstück mit den Graten nach oben abgelegt werden, sodass die Kante mit den Graten weniger gedehnt wird als die abgerundete Kante.

Beim Umbördeln des Bodens eines vorgestreckten Glases mit einem Loch (Abb. 8) lässt sich die Gesamthöhe des nach der Verformung erhaltenen Teils nach folgender Formel ermitteln:

Wo ist die Tiefe der Vorzeichnung?

Abbildung 8 – Schema zur Berechnung der Bördelung am Boden eines vorgestreckten Glases: 1-Matrize, 2-Stempel, 3-Klemme

Aufgrund der erheblichen Dehnung des Materials am Rand des technologischen Lochs kommt es infolge einer Zunahme von to zu einer deutlichen Ausdünnung des Randes:

Wo ist die Dicke der Kante nach dem Ausdünnen?

In einem Arbeitsgang, gleichzeitig mit dem Bördeln, ist eine Wandverdünnung bis zu möglich.

Beim Durchstechen eines Lochs wird der maximale Durchmesser für jede Materialart und -dicke normalerweise experimentell ermittelt. Der Rand des Endes der vertikalen Wände bleibt immer eingerissen, sodass das Durchstechen nur für unkritische Teile möglich ist.

Die zum Bördeln runder Löcher erforderliche technologische Kraft wird durch die Formel bestimmt:

wo ist die Festigkeitsgrenze des gestanzten Materials, MPa.

Die Klemmkraft beim Bördeln kann unter ähnlichen Bedingungen (Dicke, Materialart, Durchmesser der Ringfläche unter der Klemme) mit 60 % der Klemmkraft beim Ziehen angesetzt werden.

2. Geometrische Parameter des Bördelwerkzeugs

Die Abmessungen der Arbeitsteile von Matrizen zum Bördeln runder Löcher können in Abhängigkeit vom Bördeldurchmesser unter Berücksichtigung einer gewissen Rückfederung des Stanzmaterials und der Berücksichtigung des Stempelverschleißes bestimmt werden:

wo ist der Nennwert des Flanschlochdurchmessers;

Eine festgelegte Toleranz für den Durchmesser einer Flanschbohrung.

Die Matrize wird mit einem Stempel mit Aussparung hergestellt.

Der Spalt hängt von der Dicke des Ausgangsmaterials und der Art des Werkstücks ab und kann durch folgende Beziehungen bestimmt werden:

in einem flachen Stück -
im Boden eines vorgespannten Glases -

oder aus Tabelle 1.

Der Arbeitsteil der Bördelstempel kann unterschiedliche Geometrien haben (Abb. 9):

a) ein Traktor, der eine minimale Bördelkraft liefert;

b) konisch;

c) sphärisch;

d) mit großem Krümmungsradius;

e) mit kleinem Krümmungsradius.

a B C D E)

Abbildung 9 Formen des Arbeitsteils der Stempel

Stempel mit kugelförmiger Arbeitsteilgeometrie und kleinem Krümmungsradius erfordern die größte Bördelkraft.

Tabelle 1 – Einseitiges Spiel beim Flanschen

Formverändernde Vorgänge beim Blechstanzen. Formen und Bördeln

Haube

Kapuze – formend Blattvorrat in eine schalen- oder kastenförmige Schale bzw. ein Werkstück in Form einer solchen Schale in eine tiefere Schale, was dadurch entsteht, dass der Stempel in die Matrize einen Teil des Materials einzieht, der sich auf dem Spiegel hinter der Kontur der Öffnung (Hohlraum) befindet ) der Matrix und Dehnung des Teils, der sich innerhalb der Kontur befindet. Es gibt Haubentypen: achsensymmetrisch, nicht achsensymmetrisch und komplex. Nicht achsensymmetrisch Zeichnung – Zeichnung einer nicht achsensymmetrischen Schale, zum Beispiel einer kastenförmigen, mit zwei oder einer Symmetrieebene. Komplex Zeichnung – Zeichnung einer Schale mit komplexer Form, die normalerweise keine Symmetrieebene aufweist. Achsensymmetrisch Zeichnen – Zeichnen einer Schale aus einem achsensymmetrischen Werkstück unter Verwendung eines achsensymmetrischen Stempels und einer Matrize (Abb. 9.39, 9.40).

Reis. 9.39. Haubendiagramm (A ) und die Art des erhaltenen Werkstücks (B )

Reis. 9.40 Uhr. Aussehen Leerzeichen nach dem Zeichnen (A ) und die Vermeidung von technologischem Abfall(B)

Beim Ziehen wird das flache Werkstück 5 durch einen Stempel eingezogen 1 in das Matrizenloch 3. Dabei entstehen erhebliche Druckspannungen im Werkstückflansch, die zur Faltenbildung führen können.

Um dies zu verhindern, werden Klammern verwendet 4. Sie werden zum Ziehen von flachen Werkstücken empfohlen D H - D 1 = 225, wo D H – Durchmesser des flachen Werkstücks; D 1 – Durchmesser eines Teils oder Halbzeugs; δ – Blechdicke. Der Prozess wird durch das Streckverhältnis charakterisiert t =d 1/D H. Um ein Ablösen des Bodens zu verhindern, sollte dieser einen bestimmten Wert nicht überschreiten. Tiefe Teile, die aufgrund der Festigkeitsverhältnisse nicht in einem Zug herausgezogen werden können, werden in mehreren Übergängen herausgezogen. Koeffizientwert T je nach Art und Zustand des Werkstücks aus Referenztabellen ausgewählt werden. Für Baustahl bei der ersten Zeichnung der Wert T nimm 0,5–0,53; für die Sekunde – 0,75–0,76 usw.

Die Ziehkraft eines zylindrischen Halbzeugs in einem Stempel mit Klemme wird näherungsweise durch die Formel bestimmt

Wo R 1 – eigene Zugkraft, ; Р2 – Klemmkraft, ; P– Koeffizient, dessen Wert je nach Koeffizient aus Referenztabellen ausgewählt wird T;σв – Endfestigkeit des Materials; F 1 – Querschnittsfläche des zylindrischen Teils des Halbzeugs, durch den die Ziehkraft übertragen wird; Q– spezifische Zugkraft; F 2 – Kontaktbereich zwischen Klemme und Werkstück Startmoment Hauben.

Bedeutung Q Wählen Sie aus Nachschlagewerken. Bei unlegiertem Stahl beträgt er beispielsweise 2–3; Aluminium 0,8–1,2; Kupfer 1–1,5; Messing 1,5–2.

Abhängig von der Art des zu ziehenden Halbzeugs können Stempel und Matrizen zylindrisch, konisch, kugelförmig, rechteckig, geformt usw. sein. Sie werden mit abgerundeten Arbeitskanten hergestellt, deren Größe die Ziehkraft und den Verformungsgrad beeinflusst und es besteht die Möglichkeit, dass sich am Flansch Falten bilden. Die Abmessungen von Stempel und Matrize werden so gewählt, dass der Spalt zwischen ihnen das 1,35- bis 1,5-fache der Dicke des verformten Metalls beträgt. Ein Beispiel für einen Stempel zur Herstellung zylindrischer Teile ist in Abb. dargestellt. 9.41.

Reis. 9.41.

1 – der Körper; 2 – Stempelkörper; 3 - schlagen

Perlen

Hierbei handelt es sich um eine Formänderung, bei der ein Teil eines Blechzuschnitts, der sich entlang seiner geschlossenen oder offenen Kontur befindet, unter Einwirkung eines Stempels in die Matrize verschoben und gleichzeitig gedehnt, gedreht und in eine Raupe übergeht. Die Bildung einer Sicke aus einem Bereich entlang einer konvexen geschlossenen oder offenen Kontur eines Blechzuschnitts ist eine flache Zeichnung und entlang einer geraden Kontur eine Biegung.

Es gibt zwei Arten des Bördelns: Innenbördeln von Löchern (Abb. 9.42, A) und Außenbördelung der Außenkontur (Abb. 9.42, B), die sich in der Art der Verformung und dem Spannungsmuster voneinander unterscheiden.

Reis. 9.42.

A- Löcher; B– Außenkontur

Beim Bördeln von Löchern wird in einem flachen oder hohlen Produkt mit einem vorgestanzten Loch (manchmal auch ohne) ein Loch mit größerem Durchmesser und zylindrischen Seiten gebildet (Abb. 9.43).

Reis. 9.43.

In mehreren Arbeitsgängen ist es möglich, in einem flachen Werkstück Löcher mit Flanschen komplexer Form zu erhalten (Abb. 9.44).

Reis. 9.44.

Durch das Bördeln von Löchern lassen sich nicht nur strukturell gelungene Formen verschiedener Produkte erzielen, sondern auch gestanztes Metall einsparen. Derzeit werden durch Bördeln Teile mit einem Lochdurchmesser von 3–1000 mm und einer Materialstärke von 0,3–30,0 mm hergestellt (Abb. 9.45).

Reis. 9.45.

Der Verformungsgrad wird durch das Verhältnis des Lochdurchmessers im Werkstück zum Durchmesser der Sicke entlang der Mittellinie bestimmt D(Abb. 9.46).

Das Stanzen als technologischer Prozess zur Bearbeitung von Rohlingen aus Metall ermöglicht die Herstellung von fertigen Produkten flacher oder volumetrischer Art, die sich sowohl in ihrer Form als auch in ihrer Größe unterscheiden. Beim Stanzen kann ein Arbeitswerkzeug ein Stempel sein, der an einer Presse oder einer anderen Art von Ausrüstung montiert ist. Abhängig von den Ausführungsbedingungen kann das Metallstanzen heiß oder kalt erfolgen. Diese beiden Arten dieser Technologie erfordern den Einsatz unterschiedlicher Geräte und die Einhaltung bestimmter technologischer Standards.

Merkmale der Technologie

Sie können sich mit den GOST-Anforderungen für die Metallstanzverarbeitung vertraut machen, indem Sie das Dokument im PDF-Format über den untenstehenden Link herunterladen.

Neben der Einteilung in heiß und kalt wird das Stanzen von Metallprodukten je nach Verwendungszweck und auch in eine Reihe weiterer Kategorien unterteilt technologische Bedingungen. Daher werden Stanzvorgänge, bei denen ein Teil des Metallwerkstücks abgetrennt wird, als Trennvorgänge bezeichnet. Dazu gehört insbesondere das Schneiden, Hacken und Stanzen von Metallteilen.

Eine weitere Kategorie solcher Vorgänge, bei denen das gestanzte Blech seine Form ändert, sind formverändernde Stanzvorgänge, oft auch Umformen genannt. Aufgrund ihrer Umsetzung können Metallteile dem Ziehen, Kaltfließpressen, Biegen und anderen Bearbeitungsverfahren unterzogen werden.

Wie oben erwähnt, gibt es Stanzarten wie Kalt- und Heißprägen, die zwar nach dem gleichen Prinzip umgesetzt werden, also eine Verformung des Metalls beinhalten, aber eine Reihe wesentlicher Unterschiede aufweisen. , bei dem sie auf eine bestimmte Temperatur vorgewärmt werden, wird hauptsächlich in großen Produktionsbetrieben eingesetzt.

Dies liegt vor allem an der relativ hohen Komplexität eines solchen technologischen Vorgangs, z hochwertige Ausführung Dies erfordert eine vorläufige Berechnung und eine genaue Beobachtung des Erwärmungsgrads des zu bearbeitenden Werkstücks. Verwendung von Stempeln gemäß heiße Technologie Aus Blechen unterschiedlicher Dicke werden kritische Teile wie Kesselböden und andere Produkte in Form von Halbkugeln, Rümpfen und anderen im Schiffbau verwendeten Elementen hergestellt.

Um Metallteile vor dem Heißprägen zu erwärmen, werden Heizgeräte verwendet, die eine genaue Messung ermöglichen Temperaturregime. Für diese Funktion können insbesondere Elektro-, Plasma- und andere Heizgeräte eingesetzt werden. Bevor mit dem Heißprägen begonnen wird, ist es nicht nur notwendig, die Erwärmungsraten der zu verarbeitenden Teile zu berechnen, sondern auch eine genaue und detaillierte Zeichnung des fertigen Produkts zu erstellen, die die Schrumpfung des abkühlenden Metalls berücksichtigt.

Bei der Herstellung von Metallteilen erfolgt die Umformung des fertigen Produkts ausschließlich durch den Druck, den die Arbeitselemente der Presse auf das Werkstück ausüben. Da die Rohlinge beim Kaltprägen nicht vorgewärmt werden, unterliegen sie keiner Schrumpfung. Dadurch können wir fertige Produkte herstellen, die keiner weiteren mechanischen Modifikation bedürfen. Deshalb gilt diese Technologie nicht nur als komfortablere, sondern auch als kostengünstigere Verarbeitungsmöglichkeit.

Wenn Sie die Probleme der Gestaltung von Größe und Form von Werkstücken und des anschließenden Schneidens des Materials geschickt angehen, können Sie den Verbrauch erheblich reduzieren, was insbesondere für Unternehmen wichtig ist, die ihre Produkte in großen Mengen produzieren. Das Material, aus dem Werkstücke erfolgreich gestanzt werden, können nicht nur Kohlenstoff- oder legierte Stähle, sondern auch Aluminium- und Kupferlegierungen sein. Darüber hinaus wird eine entsprechend ausgestattete Stanzpresse erfolgreich zur Bearbeitung von Werkstücken aus Materialien wie Gummi, Leder, Pappe und Polymerlegierungen eingesetzt.

Das Trennstanzen, dessen Zweck darin besteht, einen Teil des Metalls vom zu bearbeitenden Werkstück zu trennen, ist ein weit verbreiteter technologischer Vorgang, der in fast allen Bereichen eingesetzt wird Produktionsstätte. Zu diesen Vorgängen, die mit einem an einer Stanzpresse montierten Spezialwerkzeug durchgeführt werden, gehören Schneiden, Stanzen und Stanzen.

Beim Schneidvorgang werden Metallteile in einzelne Teile getrennt, wobei die Trennung entlang einer geraden oder gekrümmten Schnittlinie erfolgen kann. Zum Schneiden können verschiedene Geräte verwendet werden: Scheiben- und Vibrationsmaschinen, Tafelscheren usw. Schneiden wird am häufigsten zum Schneiden von Metallwerkstücken für die Weiterverarbeitung verwendet.

Stanzen ist ein technologischer Vorgang, bei dem Teile mit geschlossener Kreislauf. Durch Stanzen werden Löcher unterschiedlicher Konfiguration in Blechzuschnitte eingebracht. Jeder dieser technologischen Vorgänge muss sorgfältig geplant und vorbereitet werden, damit das Ergebnis ein qualitativ hochwertiges Endprodukt ist. Insbesondere müssen die geometrischen Parameter des verwendeten Werkzeugs genau berechnet werden.

Perforiertes Metallblech wird durch das Schneiden von Löchern auf einer Koordinatenstanze erhalten

Zu den technologischen Stanzvorgängen, bei denen die ursprüngliche Konfiguration von Metallteilen verändert wird, gehören Formen, Biegen, Ziehen, Bördeln und Crimpen. Biegen ist der häufigste Formänderungsvorgang, bei dem Biegebereiche auf der Oberfläche eines Metallwerkstücks gebildet werden.

Beim Zeichnen handelt es sich um ein volumetrisches Stanzen, dessen Zweck darin besteht, aus einem flachen Metallteil ein volumetrisches Produkt zu erhalten. Mit Hilfe des Zeichnens wird ein Metallblech in Produkte mit zylindrischer, konischer, halbkugelförmiger oder kastenförmiger Konfiguration umgewandelt.

Entlang der Kontur von Blechprodukten sowie um die darin eingebrachten Löcher ist es häufig erforderlich, eine Seite zu formen. Bördeln meistert diese Aufgabe erfolgreich. Auch die Enden der Rohre, an denen Flansche angebracht werden sollen, werden dieser Behandlung mit einem Spezialwerkzeug unterzogen.

Mit Hilfe des Bördelns werden im Gegensatz zum Bördeln die Enden von Rohren oder die Kanten von Hohlräumen in Blechzuschnitten nicht aufgeweitet, sondern verengt. Bei einem solchen Vorgang, der mit einer speziellen konischen Matrize durchgeführt wird, kommt es zu einer äußeren Kompression des Blechs. Beim Formen, das ebenfalls zu den Formen des Stanzens gehört, wird die Form einzelner Elemente eines Stanzteils verändert, während die Außenkontur des Teils unverändert bleibt.

Das volumetrische Stanzen, das mit verschiedenen Technologien durchgeführt werden kann, erfordert nicht nur sorgfältige Vorberechnungen und die Entwicklung komplexer Zeichnungen, sondern auch den Einsatz speziell angefertigter Geräte, sodass die Implementierung einer solchen Technologie zu Hause problematisch ist.

Werkzeuge und Ausrüstung

Auch die Verarbeitung weicher Metalle, insbesondere das Stanzen von Aluminium, erfordert den Einsatz spezieller Geräte, bei denen es sich um eine Tafelschere, eine Kurbel o.ä. handeln kann. Darüber hinaus müssen Sie in der Lage sein, Materialverbräuche zu berechnen und technische Zeichnungen zu erstellen. In diesem Fall sind die Anforderungen des jeweiligen GOST zu berücksichtigen.

Das Stanzen, das kein Vorwärmen des zu bearbeitenden Werkstücks erfordert, wird hauptsächlich auf hydraulischen Pressen durchgeführt, deren Produktion durch GOST geregelt ist. Die Vielfalt der Serienmodelle dieser Ausrüstung ermöglicht es Ihnen, eine Maschine für die Herstellung von Produkten unterschiedlicher Konfiguration und Gesamtabmessungen auszuwählen.

Bei der Auswahl einer Stanzpresse sollten Sie sich zunächst auf die Aufgaben konzentrieren, für die sie benötigt wird. Um beispielsweise technologische Vorgänge wie Schneiden oder Stanzen durchzuführen, werden einfach wirkende Stanzgeräte verwendet, deren Schieber und Unterlegscheiben während der Bearbeitung eine kleine Bewegung ausführen. Um das Ziehen durchzuführen, sind doppeltwirkende Geräte erforderlich, deren Schieber und Unterlegscheiben bei der Bearbeitung einen deutlich größeren Hub ausführen.

Laut GOST werden Stanzgeräte je nach Konstruktion in verschiedene Typen unterteilt, nämlich:

Einzelkurbel;
zweikurbelig;
Vierkurbel.

Auf zwei Pressen Neueste Kategorien Schieberegler mehr installieren große Größen. Unabhängig von der Bauart ist jedoch jede Stanzpresse mit einer Matrize ausgestattet. Die Hauptbewegung, durch die das Werkstück auf einer Stanzpresse bearbeitet wird, wird von einem Schieber ausgeführt, dessen unterer Teil mit dem beweglichen Teil des Stempels verbunden ist. Um dem Pressenschlitten eine solche Bewegung zu verleihen, ist der Antriebselektromotor über folgende Elemente der kinematischen Kette mit ihm verbunden:

Keilriemenantrieb;
Anfahrkupplung;
Unterlegscheiben;
Kurbelwelle;
eine Pleuelstange, mit der man den Hub des Schiebers einstellen kann.

Um den Schieber zu starten, der eine hin- und hergehende Bewegung in Richtung des Arbeitstisches der Presse ausführt, wird ein Fußpedal verwendet, das direkt mit der Startkupplung verbunden ist.

Die Vierstangenpresse hat ein etwas anderes Funktionsprinzip, deren Arbeitselemente eine Kraft erzeugen, deren Zentrum in der Mitte des von den vier Pleueln gebildeten Vierecks liegt. Aufgrund der Tatsache, dass die von einer solchen Presse erzeugte Kraft nicht auf die Mitte des Schlittens fällt, wird dieses Gerät erfolgreich zur Herstellung von Produkten selbst sehr komplexer Konfigurationen eingesetzt. Insbesondere Pressen dieser Kategorie werden zur Herstellung asymmetrischer Produkte mit großen Abmessungen eingesetzt.

Um Produkte mit komplexeren Konfigurationen herzustellen, werden pneumatische Pressgeräte verwendet, deren Konstruktionsmerkmal darin besteht, dass sie mit zwei oder sogar drei Schiebern ausgestattet werden können. Bei einer doppeltwirkenden Presse kommen zwei Schieber gleichzeitig zum Einsatz, von denen einer (außen) für die Fixierung des Werkstücks sorgt und der zweite (innen) die Oberfläche des zu bearbeitenden Blechs streckt. Beim Betrieb einer solchen Presse, deren Konstruktionsparameter ebenfalls von GOST geregelt werden, kommt es zunächst auf einen externen Schieber an, der das Werkstück fixiert, wenn es den tiefsten Punkt erreicht. Nachdem der innere Schlitten seine Aufgabe erfüllt hat, das Blech herauszuziehen, hebt sich das äußere Arbeitselement und gibt das Werkstück frei.

Zum Stanzen dünner Bleche werden hauptsächlich spezielle Reibungspressen verwendet, deren technische Parameter ebenfalls von GOST festgelegt werden. Für die Bearbeitung von dickerem Blech verwenden Sie am besten hydraulische Stanzgeräte, die mit zuverlässigeren Unterlegscheiben und anderen Strukturelementen ausgestattet sind.

Eine separate Kategorie besteht aus Geräten, die zur Durchführung von Explosionsprägungen verwendet werden. In solchen Vorrichtungen, in denen die Energie einer kontrollierten Explosion in eine auf das Metall ausgeübte Kraft umgewandelt wird, werden Metallwerkstücke von erheblicher Dicke einer Bearbeitung unterzogen. Die Bedienung dieser als innovativ geltenden Geräte sieht sogar im Video sehr beeindruckend aus.

Um sicherzustellen, dass die resultierende Biegung und die Gesamtkonfiguration des fertigen Metallprodukts von hoher Qualität sind, In letzter Zeit Pressen mit eingebauter Vibrationsschere wurden aktiv eingesetzt. Die Verwendung solcher Geräte mit kürzeren Beinen ermöglicht die Herstellung von Produkten nahezu jeder Konfiguration.

Daher erfordert das Stanzen von Blechen nicht nur spezielle Ausrüstung, sondern auch entsprechende Fähigkeiten und Kenntnisse, sodass es ziemlich schwierig ist, eine solche Technologie zu Hause umzusetzen.

Geometrische Parameter des Bördelwerkzeugs. Lochsicken Beim Lochsicken wird in einem flachen oder hohlen Produkt mit einem vorgestanzten Loch, manchmal auch ohne, ein größeres Loch mit zylindrischen oder anders geformten Kanten gebildet. Besonders effektiv ist der Einsatz von Bördellöchern bei der Herstellung von Teilen mit großem Flansch, wenn das Ziehen schwierig ist und mehrere Übergänge erfordert...

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VORTRAG Nr. 16

Formverändernde Vorgänge beim Blechstanzen. Formen und Bördeln

Vorlesungsübersicht

1. Formen.

1.1. Bestimmung zulässiger Verformungsgrade beim Formen.

1.2. Technologische Berechnungen beim Formen.

2. Perlenstickerei.

2.1. Sicken von Löchern.

2.2. Geometrische Parameter des Bördelwerkzeugs.

1. Formen

Beim Reliefformen handelt es sich um eine Formänderung des Werkstücks, die in der Bildung lokaler Vertiefungen und Ausbuchtungen durch Dehnung des Materials besteht.

Abbildung 1 Formen der Versteifung und der halbkugelförmigen Aussparungen

Abbildung 2 Umformen mit zylindrischem Stempel mit flachem Ende und Umformen mit Vorsatz

1.1. Ermittlung zulässiger Verformungsgrade beim Formen

Der umlaufende Ringabschnitt des Flansches ist durch Radien begrenzt und elastisch verformbar.

Die größte Tiefe der Versteifung, die durch Reliefformen von Teilen aus Aluminium, Weichstahl, Messing erzielt werden kann, lässt sich näherungsweise durch die empirische Formel ermitteln:

wo ist die Rippenbreite, mm;

Dicke des gestanzten Materials, mm.

Abbildung 3 Plastische und elastische Bereiche beim Formen

Mit Tiefe; , sondern um materielle Zerstörung zu verhindern.

Bei großen Werkstückgrößen liegt die Grenze zwischen plastischem und elastischem Bereich.

Ansonsten liegt die Grenze zwischen elastischem und plastischem Bereich dort, wo sie liegt

Die Tiefe der lokalen Abgase wird durch die Gleichung bestimmt:

Die Vergrößerung des Spalts bei kleinen Krümmungsradien ermöglicht eine tiefere lokale Zeichnung.

Zum Reliefformen in Form von kugelförmigen Vertiefungen:

A; .

Abbildung 4 Schema der Bildung sphärischer Aussparungen

Mögliche Größen lokaler Aussparungen lassen sich anhand der relativen Dehnung des Stanzgutes nach der Abhängigkeit bestimmen:

wo ist die Länge der Mittellinie des Reliefabschnitts nach dem Prägen;

Die Länge des entsprechenden Abschnitts des Werkstücks vor dem Stanzen.

Abbildung 5 Schema der Bildung von Versteifungen und kugelförmigen Aussparungen

1.2. Technologische Berechnungen beim Formen

Die Kraft des Reliefprägens lässt sich nach folgender Formel ermitteln:

Wo ist die spezifische Kraft des Reliefformens, akzeptiert:

für Aluminium 100 200 MPa,

für Messing 200 250 MPa,

für Baustahl 300 400 MPa,

Projektionsfläche des geprägten Reliefs auf eine Ebene senkrecht zur Kraftrichtung, mm 2 .

Die Kraft zum Hinterprägen auf Kurbelpressen von Kleinteilen (), aus dünnem Material (bis 1,5 mm), lässt sich nach der empirischen Formel ermitteln:

wo ist die Fläche des geprägten Reliefs, mm 2

Koeffizient: für Stahl 200 300 MPa,

Für Messing 150 200 MPa.

bei

Beim Formen einer Versteifung (Rift) mit einem Stempel mit einem Querschnitt in Form eines Kreissegments.

wo ist die Länge der Kante, mit

Oder,

Wo ist der Koeffizient? Er hängt von der Breite und Tiefe des Risses ab

2. Perlenstickerei

2.1. Perlenlöcher

Beim Lochen von Löchern wird in einem flachen oder hohlen Produkt mit einem vorgestanzten Loch (manchmal auch ohne Loch) ein größeres Loch mit zylindrischen Kanten oder Kanten mit einer anderen Form gebildet.

Durch das Bördeln entstehen Löcher mit einem Durchmesser von 3...1000 mm und einer Dicke= 0,3…30 mm. Dieses Verfahren wird häufig in der Stanzproduktion eingesetzt und ersetzt Ziehvorgänge mit anschließendem Bodenschneiden. Die Verwendung des Bördelns eines Lochs ist besonders effektiv bei der Herstellung von Teilen mit einem großen Flansch, wenn das Ziehen schwierig ist und mehrere Übergänge erfordert.

Bei dem betrachteten Prozess kommt es zu einer Dehnung in tangentialer Richtung und zu einer Abnahme der Materialdicke.

Wo.

Wenn die Höhe der Seite durch die Zeichnung des Teils angegeben ist (Abb. 6), dann der Durchmesser des Lochs zum Bördeln für die niedrige Seitenäherungsweise berechnet, wie beim einfachen Biegen, nach der Formel:

Wo;

Krümmungsradius der Arbeitskante der Matrize,

oder

Dabei ist die Höhe der Seite, mm, der Radius des Flansches und die Dicke des Ausgangsmaterials.

Bei gegebenem Bördeldurchmesser kann die Höhe der Sicke durch die Abhängigkeit bestimmt werden:

Abbildung 6 Schema zur Berechnung der Bördelparameter – Wulsthöhe und – Durchmesser des Bördellochs

Die Flanschhöhe wird stark vom Radius beeinflusst. Bei höheren Werten nimmt die Seitenhöhe deutlich zu.

a) b)

Abbildung 7 Flanschoptionen: a – mit kleinem Krümmungsradius der Matrix und kleinem Spalt, b mit großem Spalt

Die Anzahl der zum Erhalt eines Flansches erforderlichen Übergänge wird durch den Bördelkoeffizienten bestimmt:

Wo ist der Durchmesser des Lochs vor dem Bördeln?

Der Durchmesser des Flansches entlang der Mittellinie.

Der maximal zulässige Koeffizient für ein bestimmtes Material kann analytisch ermittelt werden:

wo ist die relative Dehnung des Materials;

Koeffizient bestimmt durch Flanschbedingungen.

Die kleinste Dicke am Rand der Seite beträgt:

Der Wert des Bördelkoeffizienten hängt ab von:

Die Art der Bördelung und der Zustand der Lochränder (ein Loch wurde durch Bohren oder Stanzen hergestellt, das Vorhandensein oder Fehlen von Graten).
Auf die relative Dicke des Werkstücks.
Abhängig von der Art des Materials, seinen mechanischen Eigenschaften und der Form des Arbeitsteils des Stempels.

Beim Umbördeln des Bodens eines vorgestreckten Glases mit einem Loch (Abb. 8) lässt sich die Gesamthöhe des nach der Verformung erhaltenen Teils nach folgender Formel ermitteln:

Wo ist die Tiefe der Vorzeichnung?

Abbildung 8 – Schema zur Berechnung der Bördelung am Boden eines vorgestreckten Glases: 1-Matrize, 2-Stempel, 3-Klemme

Aufgrund der erheblichen Dehnung des Materials am Rand des technologischen Lochs kommt es infolge einer Zunahme von to zu einer deutlichen Ausdünnung des Randes:

Wo ist die Dicke der Kante nach dem Ausdünnen?

In einem Arbeitsgang, gleichzeitig mit dem Bördeln, ist eine Wandverdünnung bis zu möglich.

Die zum Bördeln runder Löcher erforderliche technologische Kraft wird durch die Formel bestimmt:

wo ist die Festigkeitsgrenze des gestanzten Materials, MPa.

Die Klemmkraft beim Bördeln kann unter ähnlichen Bedingungen (Dicke, Materialart, Durchmesser der Ringfläche unter der Klemme) mit 60 % der Klemmkraft beim Ziehen angesetzt werden.

2. Geometrische Parameter des Bördelwerkzeugs

wo ist der Nennwert des Flanschlochdurchmessers;

Eine festgelegte Toleranz für den Durchmesser einer Flanschbohrung.

Die Matrize wird mit einem Stempel mit Aussparung hergestellt.

Der Spalt hängt von der Dicke des Ausgangsmaterials und der Art des Werkstücks ab und kann durch folgende Beziehungen bestimmt werden:

in einem flachen Stück -
im Boden eines vorgespannten Glases -

oder aus Tabelle 1.

Der Arbeitsteil der Bördelstempel kann unterschiedliche Geometrien haben (Abb. 9):

a) ein Traktor, der eine minimale Bördelkraft liefert;

b) konisch;

c) sphärisch;

d) mit großem Krümmungsradius;

e) mit kleinem Krümmungsradius.

A B C D E)

Abbildung 9 Formen des Arbeitsteils der Stempel

Stempel mit kugelförmiger Arbeitsteilgeometrie und kleinem Krümmungsradius erfordern die größte Bördelkraft.

Tabelle 1 – Einseitiges Spiel beim Flanschen

Art der Verarbeitung	Dicke des Werkstückmaterials
Art der Verarbeitung
Platte	0,25	0,45		0,85	1,00	1,30	1,70
Boden aus vorgespanntem Glas	0,25	0,45	0,55	0,75	0,90	1,10	1,50

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